的角度考慮改善過(guò)程的速率,如改變多孔催化劑的內部結構或改變主氣流的速度和床層高度等。對于化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制過(guò)程,則只能用改變溫度等辦法來(lái)提高反應速率。
(二)氣固相反應動(dòng)力學(xué)
氣固相催化反應動(dòng)力學(xué)研究的是反應速率與其影響因素的關(guān)系。在氣固相反應過(guò)程中,兩相
之間的質(zhì)量與熱量傳遞和氣體流動(dòng)狀況與反應歷程密切相關(guān),互相影響。因此,氣固相催化反應過(guò)程的總速率既取決于催化劑表面的化學(xué)反應,又與氣體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等物理過(guò)程(內外擴放)有關(guān)。
表面化學(xué)反應速率方程(本征動(dòng)力學(xué)方程)只考慮表面化學(xué)反應而不考慮擴散影響的方程稱(chēng)為本征動(dòng)力學(xué)方程。本征動(dòng)力學(xué)方程可以通過(guò)兩種途徑獲得。 種是由試驗數據直接整理得到,稱(chēng)為經(jīng)驗速度方程; 種是從假想(有 定的試驗根據)的反應機理出發(fā)經(jīng)推導得到,又稱(chēng)機理性速度方程。實(shí)際中應用的主要是通過(guò)試驗得到的經(jīng)驗方程,而機理性方程主要用于理論研究本征動(dòng)力學(xué)方程有兩類(lèi)表達式:冪函數模型和雙曲線(xiàn)模型。冪函數模型因其形式簡(jiǎn)單,能夠明顯地看出反應組分的濃度對反應速度的影響,反應酒化能的高低說(shuō)明溫度對反應的敏感程度,因而應用 多。
對于 般反應A+4B D+?E?其動(dòng)力學(xué)方程的指數形式的通式r=k PAP PP! -KP PPP!(4-117)式中,A、B、D、E分別代表反應物和產(chǎn)物;ん、a、b、d、e和、、め、d、e均為經(jīng)驗常數。例如SO2催化轉化為SO的反應為:SO2+っO2-=S0
如不考慮逆反應,以產(chǎn)物SO2生成表示的反應速率為r=kC。,CCn(4-118)式中,Co、Co、Co分別為SO2、O2、SO的濃度;、j、k為幕指數,對不同催化劑而言有不同值。當采用鋇催化劑,試驗測得=0.8,j=1,m=-0.8,于是:k, Co(4-119)